Como um pequeno invertebrado marinho distingue suas próprias células das dos concorrentes, apresenta semelhanças impressionantes com o sistema imunológico humano, de acordo com um novo estudo liderado por pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh.
As descobertas, publicadas agora em Proceedings of the National Academy of Sciences , sugerem que os blocos de construção do nosso sistema imunológico evoluíram muito antes do que se pensava anteriormente e podem ajudar a melhorar a compreensão da rejeição de transplantes, orientando um dia o desenvolvimento de novas imunoterapias.

"Durante décadas, os pesquisadores se perguntaram se o auto-reconhecimento em uma criatura marinha chamada Hydractinia symbiolongicarpus era semelhante aos processos que controlam se um pedaço de pele pode ser enxertado com sucesso de uma pessoa para outra", disse o autor sênior Matthew Nictora, Ph.D. ., professor assistente de cirurgia e imunologia no Instituto de Transplantes Thomas E. Starzl. "Nosso estudo mostra pela primeira vez que um grupo especial de proteínas chamado superfamília de imunoglobulinas - que são importantes para a imunidade adaptativa em mamíferos e outros vertebrados - são encontrados em um animal tão distante."

Hydractinia symbiolongicarpus pertence ao mesmo grupo das águas-vivas, corais e anêmonas do mar. Com corpos semelhantes a tubos adornados com tentáculos para capturar presas, os animais se parecem um pouco com versões minúsculas de homens de tubos infláveis ​​malucos dançando do lado de fora de uma concessionária de carros. Eles crescem como colônias incrustando as conchas de caranguejos eremitas como líquen em uma rocha.

“À medida que as colônias crescem e competem por espaço nas conchas de caranguejo, elas geralmente se chocam”, explicou Nicotra, que também é diretora associada do Centro de Biologia Evolutiva e Medicina da Faculdade de Medicina de Pitt. "Se duas colônias se reconhecem como próprias, elas se fundem. Mas se elas se identificam como não-eu, as colônias lutam liberando estruturas semelhantes a arpões de células especiais."

Nicotra e seus colegas identificaram anteriormente dois genes chamados Alr1 e Alr2 envolvidos no sistema fuse-or-fight da Hydractinia, mas eles previram que havia mais na história.

“Se você imaginar que o genoma do animal está espalhado à nossa frente, tínhamos uma lanterna nesses dois pontinhos, mas não sabíamos o que mais estava lá”, disse Nicotra. "Agora conseguimos sequenciar todo o genoma e iluminar toda a região em torno desses genes. Acontece que Alr1 e Alr2 fazem parte de uma enorme família de genes".

No novo estudo, os pesquisadores identificaram e sequenciaram 41 genes Alr, que formam um complexo que provavelmente controla o auto-reconhecimento versus o não-auto-reconhecimento em Hydractinia.

Em seguida, a equipe queria ver como as proteínas codificadas pelos genes Alr se comparavam às encontradas em vertebrados. Até recentemente, era quase impossível prever com precisão a estrutura 3D das proteínas com base na sequência de um gene, mas em 2021, o lançamento de uma ferramenta chamada AlphaFold mudou isso.

Usando essa ferramenta, os pesquisadores compararam a estrutura das proteínas Alr com as proteínas da superfamília de imunoglobulinas (IgSF), um importante grupo que inclui anticorpos e receptores nas células B e T do sistema imunológico. As proteínas IgSF têm três regiões ou domínios característicos, incluindo o domínio V-set.

"O 'V' significa variável", disse Nicotra. “Quando uma célula B ou T se torna especializada para combater um patógeno específico, os domínios V-set são rearranjados para formar uma sequência variável, que o sistema imunológico usa para reconhecer patógenos ou células específicas”.

Nicotra ficou surpreso ao descobrir que os domínios nas proteínas Alr tinham estruturas 3D notavelmente semelhantes aos domínios V-set, embora não tivessem características reveladoras geralmente encontradas nas proteínas IgSF.

"Inconfundivelmente, estes são domínios V-set", explicou. "Eles são muito, muito estranhos."

Até agora, pensava-se que os domínios V-set surgiram no ramo do reino animal conhecido como Bilateria. Este grupo originou-se há cerca de 540 milhões de anos e inclui a maioria dos animais familiares, incluindo mamíferos, insetos, peixes, moluscos e todos os outros com lados direito e esquerdo.

A descoberta de domínios V-set em Hydractinia - que faz parte de um grupo que apareceu mais cedo na evolução dos animais - sugere que os domínios V-set surgiram mais atrás na árvore evolutiva do que se pensava anteriormente.

Várias proteínas Alr também tinham assinaturas associadas à sinalização imunológica em outros animais, outra pista de que esse complexo proteico está envolvido no auto-reconhecimento.

"Sabemos muito sobre o sistema imunológico de mamíferos e outros vertebrados, mas apenas arranhamos a superfície da imunidade em invertebrados", disse Nicotra. "Acreditamos que uma melhor compreensão da sinalização imunológica em organismos como Hydractinia poderia, em última análise, apontar para formas alternativas de manipular essas vias de sinalização em pacientes com órgãos transplantados".

Outros autores que contribuíram para o estudo foram Aidan L. Huene, Ph.D., Steven M. Sanders, Ph.D., Zhiwei Ma, B.S., Manuel H. Michaca, B.S., todos de Pitt; Anh-Dao Nguyen, Sergey Koren, Ph.D., Adam M. Phillippy, Ph.D., e Andreas D. Baxevanis, Ph.D., todos do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NHGRI); James C. Mullikin, Ph.D., do NHGRI e dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH); e Christine E. Schnitzler, Ph.D., da Universidade da Flórida. + Explorar mais

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